隨著可穿戴電子產(chǎn)品需求的增加，可用于實時監(jiān)測和收集人體體征信號的柔性壓阻傳感器（PRS）受到了廣泛的關(guān)注。相比于二維平面結(jié)構(gòu)，具有壓縮回彈特性的導(dǎo)電多孔材料更適合用于PRS的組裝，它可以大幅度改善柔性PRS器件的壓阻靈敏度、檢測限和響應(yīng)時間。利用水熱處理和高溫碳化等技術(shù)，將天然多孔的生物質(zhì)材料制備成具有壓縮回彈和導(dǎo)電特性的三維多孔材料，是當(dāng)前PRS研究領(lǐng)域里一種可行的方法。但是，由于高溫碳化過程中，生物質(zhì)材料容易發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，材料脆性大，致使制備得到的多孔材料力學(xué)性能較差，無法滿足高靈敏度和低檢測限PRS傳感器的組裝。
圖3. (a) MX-PFS的宏觀圖; (b-c) MX-PFS截面的顯微圖; (d) PFS的SEM圖; (e-f) MX-PFS的SEM圖; (g) MX-PFS的元素掃描圖; (h-i) PFS和MX-PFS的XRD和FT-IR譜圖。
圖4. (a-b) MX-PFS@PDMS壓縮-回彈過程圖; (c-d) MX-PFS@ PDMS的應(yīng)力-應(yīng)變曲線; (e) 應(yīng)變?yōu)?/span>50%條件下，材料多次壓縮-回彈后高度變化圖; (f-g) MX-PFS@PDMS在不同壓應(yīng)變下的結(jié)構(gòu)變形情況。
圖5. (a-b) MX-PFS@PDMS傳感器在不同壓縮應(yīng)變作用條件下RGB-LED燈亮度變化圖; (c-e) MX-PFS@PDMS傳感器的應(yīng)變-電阻變化率曲線、壓阻靈敏度曲線和響應(yīng)時間曲線; (f) 不同MXene油墨添加量的MX-PFS@PDMS傳感器應(yīng)變-電流變化率曲線; (g) 不同作用力條件下MX-PFS@PDMS傳感器的C-V曲線; (h-i) 50%壓縮應(yīng)變條件下，MX-PFS@PDMS傳感器在不同壓縮頻率和連續(xù)循環(huán)壓縮-回彈條件下的應(yīng)變-電流變化率曲線。
圖6. MX-PFS@PDMS粘附在人體不同部位收集到的信號曲線，包含(a) 手指壓縮；(b) 手指彎曲；(c) 手腕彎曲；(d) 膝蓋彎曲；(e) 臉頰凸起；(f) 喉嚨發(fā)聲和(g) 肘部脈搏跳動。
文獻鏈接：Piezoresistive Sensor Containing Lamellar MXene-Plant Fiber Sponge Obtained with Aqueous MXene Ink. ACS Applied Materials & Interfaces, 2022. DOI：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c15922
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